SMD PLCC-2 紅色 LED G67-21S/R3C 數據表 - 3.0x2.8x1.9mm - 1.8-2.9V - 150mA - 435mW - 英文技術文件

1. 產品概覽

本文件詳細說明一款採用PLCC-2（塑膠引線晶片載體）封裝的表面黏著元件（SMD）中功率LED之技術規格。該元件採用AlGaInP半導體晶片以發射紅光，並以水透明樹脂封裝。其特點包括外形小巧、符合其功率等級的高光效以及寬視角，使其成為適用於多種照明應用的通用元件。本產品符合嚴格的環保標準，為無鉛（Pb-free）設計，遵循歐盟REACH法規，並歸類為無鹵素產品，其溴與氯含量均低於指定限值。

2. 技術參數詳解

2.1 絕對最大額定值

器件的工作極限定義於基準焊接溫度25°C下。最大連續正向電流（I_F）額定值為150 mA，峰值正向電流（I_FP) 為脈衝條件下容許的300 mA（工作週期1/10，脈衝寬度10ms）。最大功耗（P_d) 為435 mW。接點至焊接點熱阻（R_{th J-S}) 係 50 °C/W，對於散熱管理設計至關重要。最高允許接面溫度 (T_j) 為 115°C。操作溫度範圍為 -40°C 至 +85°C，儲存溫度範圍為 -40°C 至 +100°C。該器件具有 2000V（人體模型）嘅靜電放電 (ESD) 耐受能力，但必須採取適當嘅 ESD 預防措施進行處理。焊接參數已針對回流焊（260°C，10 秒）同手工焊接（350°C，3 秒）製程作出規定。

2.2 電光特性

於T點量度_焊接 = 25°C 及 I_F = 150 mA 下，定義關鍵性能參數。光通量 (Φ_v) 典型光度範圍為15.0至24.0流明，標稱公差為±11%。其正向電壓（V_F）範圍為1.8V至2.9V，製造公差更嚴格，為±0.1V。該元件提供寬廣視角（2θ_1/2）達120度。最大反向電流（I_R) 為50 µA，當施加5V反向電壓（V_R) 時。

3. Binning System 說明

產品會進行分級，以確保關鍵參數的一致性，從而實現精確設計和顏色配對。

3.1 輻射功率（光通量）分級

光通量輸出會按分檔進行分類，分檔代碼如 L6、L7、L8、L9、M3 和 M4。每個分檔定義了在 I_F=150mA 條件下的最小和最大光通量值，例如，L6 分檔涵蓋 15-16 lm，而 M4 分檔則涵蓋 21-24 lm。每個分檔內適用 ±11% 的容差。

3.2 正向電壓分級

順向電壓採用25至35的兩位數代碼進行分級。每個代碼代表0.1V的級距，例如，分級25涵蓋1.8-1.9V，分級26涵蓋1.9-2.0V，依此類推，直至分級35涵蓋2.8-2.9V。每個分級的製造公差為±0.1V。

3.3 主波長分級

顏色點係透過主導波長分檔控制。可用分檔包括 O54 (615-620 nm)、R51 (620-625 nm) 同 R52 (625-630 nm)，用嚟定義發出嘅紅色具體色調。主導/峰值波長嘅測量公差為 ±1 nm。

4. 性能曲線分析

數據表提供咗幾條特性曲線，用嚟說明器件喺唔同條件下嘅行為。

4.1 頻譜分佈

圖表顯示相對發光強度對波長嘅關係，係紅色AlGaInP LED嘅典型特徵，峰值喺620-660 nm範圍，並且有明確嘅光譜寬度。

4.2 正向電壓與接面溫度

圖1繪製咗正向電壓隨結溫變化嘅偏移曲線。條曲線通常顯示負係數，即係V_F 會隨住T_j 增加，呢個係恆流驅動器設計嘅關鍵因素。

4.3 相對輻射功率與正向電流

圖2展示咗光輸出（相對輻射功率）同正向電流之間嘅次線性關係。輸出會隨電流增加，但喺較高電流時，由於效率下降同熱效應，增幅會逐漸減慢。

4.4 相對光通量與接面溫度關係

圖3顯示了光輸出如何隨接面溫度上升而下降。這種熱降額對於預測散熱可能受限的實際應用中的性能至關重要。

4.5 順向電流 vs. 正向電壓 & Thermal Derating

圖4展示標準I-V曲線。圖5對可靠性至關重要，它顯示了最大允許驅動正向電流與焊接溫度的函數關係，確保器件在組裝後的工作中不會承受過大壓力。

4.6 輻射圖

圖6展示咗一個極座標輻射圖，確認咗120°視角（此處強度下降至軸向值嘅50%）以及典型於頂視PLCC封裝嘅對稱類朗伯發射模式。

5. Mechanical & Package Information

5.1 封裝尺寸

PLCC-2 封裝的標稱尺寸為長度 3.0 毫米、寬度 2.8 毫米、高度 1.9 毫米。詳細尺寸圖標明了焊盤位置、總體公差（除非另有註明，均為 ±0.1 毫米）以及透鏡結構。頂視圖設計顯示光線垂直於安裝平面發射。

5.2 極性識別

陰極通常會喺封裝上以視覺標記識別，例如凹口、圓點或者鏡頭/本體嘅切角，正如尺寸圖所示。裝配時正確嘅極性方向至關重要。

6. Soldering & Assembly Guidelines

6.1 回流焊接參數

建議的迴流焊接溫度曲線峰值為260°C，持續時間為10秒。此為標準無鉛（SnAgCu）製程要求。如需手動焊接，應使用接地烙鐵，溫度限制在350°C，每引腳不超過3秒。

6.2 儲存條件

元件以防潮屏障袋包裝，內附乾燥劑。開袋前，LED必須儲存於30°C或以下及相對濕度90%或以下的環境中。開袋後，應在指定時間內使用元件，或按照MSL（濕度敏感等級）程序進行烘烤，以防止回流焊時出現「爆米花」現象。

6.3 使用注意事項

Over-current Protection: LED係電流驅動器件。必須使用外部限流電阻或恆流驅動器。由於二極管嘅指數型I-V特性，正向電壓嘅輕微增加會導致電流大幅且可能具破壞性嘅上升。
ESD防護措施： 本器件對靜電放電敏感。喺處理同組裝過程中，請使用防靜電工作站、防靜電手帶同防靜電包裝。

7. Packaging & Ordering Information

7.1 Tape and Reel 規格

LED以凸紋載帶包裝供應，適用於自動化拾放組裝。載帶寬度、凹槽尺寸及鏈輪齒孔間距均有列明。每捲盤包含4000件。捲盤尺寸（直徑、寬度、軸心大小）亦已提供，以確保與自動化設備兼容。

7.2 防潮包裝

完整包裝流程包括將捲盤元件連同乾燥劑及濕度指示卡放入鋁箔防潮袋中，隨後進行密封。

7.3 標籤說明

卷盤標籤包含多個代碼：P/N (Product Number)、QTY (Packing Quantity)、CAT (Luminous Intensity Rank/bin)、HUE (Dominant Wavelength Rank/bin)、REF (Forward Voltage Rank/bin) 以及 LOT No (Traceable Lot Number)。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

其結合了中等功率、良好效率、廣角度及緊湊尺寸，令此LED適合用於：
• 裝飾及娛樂照明： 建築重點照明、標誌、舞台燈光效果中需要紅色光嘅場合。
• 農業照明： 園藝中嘅補充照明，可能對植物喺紅光光譜下嘅光形態建成產生影響。
• 一般照明： 指示燈、狀態燈、面板或開關嘅背光，以及其他需要可靠紅色指示嘅應用。

8.2 設計考量

• 熱管理： 當 R_{th J-S} 為 50 °C/W 時，PCB 上的有效熱路徑設計（使用散熱通孔、銅箔鋪設）對於維持低接面溫度非常重要，以確保長期可靠性及穩定的光輸出。
• 電流驅動： 請務必使用恆流源，或根據分檔表中最大V值及目標工作電流計算串聯電阻值的恆壓源。_F 光學設計：
• 光學設計： 120度視角同朗伯分佈模式，如有需要，可以簡化二次光學設計以進行光束整形。

9. Reliability & Quality Assurance

一系列全面嘅可靠性測試會以90%信心水平同10% LTPD（批次容許不良率）進行。測試項目包括：
• 回流焊接耐受性
• 熱衝擊測試 (-10°C 至 +100°C)
• 溫度循環測試 (-40°C 至 +100°C)
• 高溫高濕儲存測試 (85°C/85% RH)
• 在不同條件及電流（例如90mA、180mA）下的高/低溫操作及儲存壽命測試。
每項測試使用22件樣本，允收/拒收標準為0/1，顯示其高可靠性標準。

10. Technical Comparison & Positioning

這款中功率PLCC-2 LED佔據了一個特定的市場定位。與低功率SMD LED（例如0603、0805）相比，它能提供顯著更高的光通量，使其適用於照明而不僅是指示用途。相對於高功率LED，它需要較不複雜的散熱管理和驅動電路，同時仍能為許多應用提供實用的光輸出。與尺寸相近的螢光粉轉換白光LED相比，AlGaInP技術在紅/橙/琥珀色光譜範圍內能提供更高的效率。其120°的寬廣視角，是與光束更窄、更集中的LED區別的關鍵所在。

11. 常見問題（基於技術參數）

Q: 我應該使用多大的驅動電流？
A: 絕對最大連續電流為 150 mA。為達致效率、使用壽命及光輸出之間的最佳平衡，通常在 60-120 mA 之間運作，但請務必根據你電路板的散熱性能參考降額曲線（圖 5）。
Q: 我應如何解讀訂單中的分級代碼？
A: 標籤代碼 CAT、HUE 和 REF 直接對應第 3.1、3.2 和 3.3 節中的光通量、主波長和正向電壓分級表。這讓您可以了解所收到 LED 的具體性能範圍。
Q: 我可以直接用 3.3V 或 5V 邏輯電源驅動這款 LED 嗎？
A: 不可以。您必須使用一個串聯限流電阻。電阻值的計算公式為 R = (V_供應 - V_F) / I_F. 使用最大V_F 根據你嘅電壓檔位，確保電阻在任何時候都有足夠嘅電壓降。
Q: 結溫對性能有咩影響？
A: 如圖3所示，光輸出隨T_j 升高而降低。此外，更高嘅溫度會加速流明衰減，並可能縮短器件壽命。保持低T_j 透過良好嘅散熱設計，對於保持穩定、長久嘅性能至關重要。

12. 設計導入案例研究示例

場景： 設計一款低成本、電池供電的紅色安全警示燈。
要求： 全方位可見、低功耗、驅動電路簡單、結構緊湊。
設計選擇：
1. LED 選擇： 選用此款 PLCC-2 紅色 LED，因其具備 120° 視角（全向性良好）、中等功率（亮度與電池壽命平衡得宜）以及 SMD 封裝（體積細小，易於組裝）。
2. 驅動電路： 一個使用3V鈕扣電池、一個用於開關的MOSFET及一個串聯電阻的簡單電路。電阻值根據I_F = 100 mA，使用 R = (3.0V - 2.5V_typ) / 0.1A = 5Ω. 選用一個5.1Ω, 1/4W的電阻。
3. Thermal & PCB Design: 信標以短脈衝方式運作（10%工作週期），降低平均功耗與熱負荷。PCB採用簡單雙層設計，LED焊盤連接到底層的小型銅箔區域，以提供輕微散熱。
4. 結果： 一個符合尺寸、成本及性能目標，功能可靠嘅信標，充分運用LED嘅指定特性。

13. 工作原理

呢個係基於AlGaInP（磷化鋁鎵銦）異質結構嘅半導體光子器件。當施加超過二極管導通電壓嘅正向電壓時，電子同電洞分別從n型同p型層注入有源區。呢啲載流子喺有源區嘅量子阱內進行輻射復合，以光子形式釋放能量。AlGaInP合金嘅具體成分決定咗帶隙能量，直接定義咗發射光嘅波長（顏色）——喺呢個情況下，屬於紅色光譜（615-630 nm）。透明環氧樹脂封裝體保護半導體芯片，提供機械穩定性，並塑造輸出光束。

14. 技術趨勢

像PLCC-2這類中功率SMD LED持續發展。整體行業趨勢包括：
• 效能提升： 內部量子效率、光提取效率及封裝設計持續改進，令每瓦流明（lm/W）數值提升，在相同光輸出下減少能源消耗。
• 色彩一致性提升： 憑藉先進製造過程控制，實現更嚴格的波長與光通量分檔公差，無需人手篩選即可在多LED陣列中達致更佳的色彩匹配。
• 可靠性增強： 更堅固嘅封裝材料（模塑化合物、引線框架）嘅開發同埋晶片級可靠性嘅提升，令到喺更高驅動電流同溫度下，操作壽命（L70、L90指標）得以延長。
• 微型化與性能： 追求更細、更密集嘅LED陣列推動封裝尺寸縮細，同時保持或增加光輸出，但呢個亦加劇咗熱管理嘅挑戰。
• Smart & Integrated Solutions: 整體市場觀察到內置驅動器、控制器或感應器的LED有所增長，儘管這在高功率或特殊應用領域更為普遍。